本文關(guān)鍵詞：溫度對(duì)深部泥巖物理力學(xué)特性影響試驗(yàn)研究

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【摘要】：本文為研究溫度對(duì)深部礦井煤系共生泥巖物理力學(xué)特性的影響,首先對(duì)取自深部工程礦井的煤系共生泥巖進(jìn)行單軸壓縮實(shí)驗(yàn)提取關(guān)鍵的物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)參數(shù),繼而根據(jù)參數(shù)模擬制作能夠在力學(xué)特性、組分結(jié)構(gòu)上高度擬合目標(biāo)泥巖的泥巖-水泥混合試件用以取代結(jié)構(gòu)不均、構(gòu)造多變的泥巖進(jìn)行不同溫度下力學(xué)實(shí)驗(yàn),同時(shí)結(jié)合相應(yīng)條件下的泥巖微細(xì)觀演化試驗(yàn),綜合分析探索了深部巷道煤系泥巖物理力學(xué)性質(zhì)、微細(xì)觀特征以及破壞形態(tài)隨溫度的變化特征,得到了重要結(jié)論：(1)試驗(yàn)用RMT-150 B巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)和GD—65/150高低溫環(huán)境箱對(duì)泥巖-水泥混合試件在25℃-60℃溫度下進(jìn)行單軸壓縮實(shí)驗(yàn),得到泥巖的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線、峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、彈性模量、變形模量等重要參數(shù)；各級(jí)溫度梯度下的泥巖單軸壓縮應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線變化形態(tài)一致,曲線在不同試驗(yàn)階段分為壓密、彈性、屈服、破壞四個(gè)階段。通過(guò)比較各組曲線,隨著溫度的升高,試件的峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變逐漸減小,在全過(guò)程應(yīng)力-應(yīng)變上則表現(xiàn)為曲線的峰值點(diǎn)逐漸往左下方移動(dòng)。隨著溫度升高,混合試件峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變及彈性模量減小,變形模量增大。(2)試驗(yàn)采用高倍顯微鏡對(duì)泥巖試件進(jìn)行不同溫度下的不同斷面拍攝微觀結(jié)構(gòu)照片,記錄分析泥巖試件的顆粒面積比、顆粒分布分維、顆粒圓度以及孔隙定向度四組表征參數(shù)在不同溫度下的變化規(guī)律。泥巖試件加熱破壞微觀實(shí)驗(yàn)結(jié)果與泥巖單軸壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著一致性,隨著溫度的增加,泥巖顆粒面積比、顆粒圓度減小,孔隙面積比、孔隙圓度相應(yīng)增大,泥巖微觀的變化顯現(xiàn)為宏觀上泥巖試件微裂紋不斷增加,試件整體結(jié)構(gòu)遭到破壞,弱化材料力學(xué)特性,單軸抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。(3)結(jié)合泥巖單軸壓縮力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和關(guān)鍵參數(shù),通過(guò)分析確定泥巖彈性模量和材料參數(shù)與溫度的函數(shù)方程,推導(dǎo)泥巖本構(gòu)方程合理的比例系數(shù),以巖石常溫下本構(gòu)方程出發(fā)結(jié)合巖石損傷理論和強(qiáng)度理論,通過(guò)數(shù)理分析最終建立了泥巖在25℃到60℃下考慮溫度效應(yīng)的泥巖材料損傷統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型,推進(jìn)了對(duì)泥巖本質(zhì)特性及變化的更深層探索和認(rèn)識(shí)。
【關(guān)鍵詞】：巖石力學(xué) 不同溫度 煤系泥巖 物理力學(xué)特性 微觀結(jié)構(gòu) 本構(gòu)模型
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD313
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-22
• 1.1 課題的提出及研究意義14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 巖石本構(gòu)方程受溫度影響的研究16-17
• 1.2.2 巖石物理力學(xué)性質(zhì)受溫度影響的研究17-18
• 1.2.3 巖石微觀特性受溫度影響實(shí)驗(yàn)研究18-19
• 1.3 目前存在的問(wèn)題19
• 1.4 研究的意義19
• 1.5 本論文的研究目的和研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.5.1 研究目的19-20
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容20
• 1.6 本文研究的技術(shù)路線20-22
• 2 力學(xué)試驗(yàn)方案和試驗(yàn)裝置22-28
• 2.1 試驗(yàn)方案22-23
• 2.2 高溫試驗(yàn)裝置23-24
• 2.2.1 高低溫環(huán)境箱23-24
• 2.2.2 溫度控制系統(tǒng)24
• 2.3 巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)系統(tǒng)24-25
• 2.3.1 RMT-150B型巖石力學(xué)伺服控制系統(tǒng)24-25
• 2.3.2 試驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)性能指標(biāo)25
• 2.4 原巖破碎裝置25-26
• 2.4.1 微機(jī)屏顯式液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)WAW-600D25-26
• 2.4.2 XA-3固體樣品粉碎機(jī)26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 3 溫度對(duì)泥巖力學(xué)特性試驗(yàn)研究28-52
• 3.1 泥巖-水泥混合試件的制備28-35
• 3.1.1 泥巖力學(xué)參數(shù)測(cè)定28
• 3.1.2 原巖塊體粉碎28-30
• 3.1.3 泥巖-水泥配合比確定30-34
• 3.1.4 泥巖-水泥混合試件制作34-35
• 3.2 高溫下泥巖的破壞模式35-37
• 3.2.1 泥巖的破壞機(jī)理和形態(tài)35-36
• 3.2.2 溫度對(duì)泥巖力學(xué)特性影響機(jī)理分析36-37
• 3.3 不同溫度下泥巖單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果分析37-49
• 3.3.1 泥巖的不同溫度應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線38-45
• 3.3.2 泥巖的變形特征45-46
• 3.3.3 泥巖的峰值應(yīng)力46-47
• 3.3.4 泥巖的峰值應(yīng)變47-48
• 3.3.5 泥巖的彈性模量和變形模量48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-52
• 4 溫度對(duì)泥巖微細(xì)觀結(jié)構(gòu)影響試驗(yàn)研究52-62
• 4.1 試驗(yàn)內(nèi)容52-54
• 4.1.1 泥巖試件的切割選取52-53
• 4.1.2 泥巖試件的加熱處理53
• 4.1.3 試件參照點(diǎn)拍照記錄53-54
• 4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析54-59
• 4.2.1 顆粒面積比例變化特征56-57
• 4.2.2 顆粒分布分維變化特征57-58
• 4.2.3 顆粒圓度變化特征58
• 4.2.4 孔隙定向度變化特征58-59
• 4.3 泥巖力學(xué)試驗(yàn)與微觀試驗(yàn)同一性分析59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 5 溫度效應(yīng)泥巖的本構(gòu)模型62-70
• 5.1 損傷本構(gòu)模型的建立62-64
• 5.2 泥巖熱損傷本構(gòu)模型推導(dǎo)64
• 5.3 泥巖熱損傷本構(gòu)模型的建立和驗(yàn)證64-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 6 泥巖力學(xué)特性的數(shù)值模擬70-76
• 6.1 引言70
• 6.2 數(shù)值模型的建立70-71
• 6.3 模擬結(jié)果分析71-74
• 6.3.1 泥巖的位移隨溫度變化特征71-73
• 6.3.2 泥巖的應(yīng)力隨溫度變化特征73-74
• 6.4 本章小結(jié)74-76
• 7 結(jié)論及展望76-80
• 7.1 主要結(jié)論76-77
• 7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)77-78
• 7.3 不足及亟須待研究的問(wèn)題78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 致謝84-86
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果86

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 邵傳文;徐后華;宋君強(qiáng);;簡(jiǎn)支矩形碳/環(huán)氧疊層板的單軸壓縮穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)研究[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);1988年04期

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3 楊花;劉建忠;包宏濤;;單軸壓縮下煤巖損傷研究[J];礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā);2009年06期

4 唐書(shū)恒;顏志豐;朱寶存;張松航;張佳贊;;飽和含水煤巖單軸壓縮條件下的聲發(fā)射特征[J];煤炭學(xué)報(bào);2010年01期

5 陳宇龍;魏作安;許江;唐曉軍;楊紅偉;李樹(shù)春;;單軸壓縮條件下巖石聲發(fā)射特性的實(shí)驗(yàn)研究[J];煤炭學(xué)報(bào);2011年S2期

6 施洪良;李世s，

本文編號(hào)：646098